Качество процессов автоматического регулирования

Задача синтеза систем автоматического регулирования

Задача синтеза системы автоматического регулирования заключается в нахождении системы регулирования по заданным переходным процессам или их основным показателям. Трудности решения данной задачи заключаются в различных причинах. В первую очередь решение задачи синтеза не является, потому что одни и те же требования к системе автоматического регулирования удовлетворяются различными способами. К виду переходного процесса предъявляются разные требования, которые могут противоречить друг другу. Поэтому при выборе структуры и параметров проектируемой системы появляется необходимость в компромиссном решении, что способствует усложнению решения задачи синтеза. Из-за перечисленных причин задача синтеза в большинстве случаев ставится ограничено, что облегчает решение. Относительно часто задача сужается еще больше. Например, при заданной схеме регулирования ее дополнительная часть должна состоять стандартных дополнительных корректирующих составляющих. В таких случаях ограничиваются только определением вида и параметров дополнительной части схемы регулирования, которая в совокупности с основной частью должна обеспечивать необходимые динамические характеристики. На основе вышесказанного задача синтеза системы автоматического регулирования может быть поставлена следующим образом. Исходная система регулирования, которая включает объект регулирования и дополнительные, обеспечивающая заданный процесс регулирования. также задаются технические требования к системе. Существует ряд расчетных методов синтеза систем автоматики, из которых наиболее часто используется метод логарифмических частотных характеристик Солодовникова.

Показатели качества автоматического регулирования

Критерии качества процесса регулирования делятся на следующие группы:

1. Критерии точности. К данным критериям относятся статическая ошибка и динамическая ошибка. Статическая ошибка представляет собой разность между предписанными и действительными значениями регулируемой величины при установившемся процессе. Если статическая ошибка равняется нулю, то система является статической, то есть в ней всегда присутствует установившейся ошибка. Если статическая ошибка стремится к нулю, то система является астатической, то есть она выдерживает заданный уровень параметра. Динамическая ошибка представляет собой максимальное отклонение регулируемой величины от предписанного значения. Динамическая ошибка рассчитывается следующим образом: Един = Нмакс - Ну, где Ну - предписанное значение регулируемой величины.
2. Критерии, которые определяют устойчивость системы. Данными критериями определяется отдаленность системы от границ устойчивости. К таким критериям относятся коэффициент перерегулирования, запас устойчивости по амплитуде и запас устойчивости по фазе. Коэффициент перерегулирования представляет собой динамическую ошибку, отнесенную к заданному значению регулируемой величины в процентах. Считается, что в реальной системе достаточный запас устойчивости в том случае, когда коэффициент перерегулирования составляет 10-30 %. Но в некоторых случаях необходимо, чтобы процесс протекал без перерегулирования, то есть был монотонным. В других случаях коэффициент перерегулирования может составлять от 50 до 70 %. Частотные оценки устойчивости определяются при помощи годографа Найквиста. Запас устойчивости по амплитуде означает, что в случае увеличения коэффициента усиления на величину амплитуды система становится неустойчивой. Запас устойчивости по фазе представляет собой угол, который образован вещественной осью с вектором, а его модуль равен единице.
3. Критерии быстродействия. К данным критериям относятся время регулирования - промежуток времени от подачи возмущения до достижения регулируемой величиной предписанного значения; время установления - минимальное время до первого достижения регулируемой величиной предписанного значения; степень затухания, которая представляет собой показатель, характеризующий насколько на сколько процентов уменьшается амплитуда динамической ошибки за один период колебаний.
4. Критерии комплексной оценки. К данным критериям относятся обобщенный показатель линейной интегральной оценки, который определяется интегралом ошибки за время регулирования, а также обобщенный интегральный среднеквадратичный показатель, определяемый интегралом квадрата за время регулирования.